鈦合金高精度大批量墊片的車削（xuē）工藝

隨著科學技術的發展以及產品可靠性要求的不斷提高，產品（pǐn）裝配調試需求鈦合金墊片也（yě）越來越多。這類環形片狀墊片的結構雖然簡單，其厚度在0.7～0.4mm之間，其表麵（miàn）質量和幾何形狀精（jīng）度要求（qiú）較高，由於其自身剛性差以及鈦合金材料的難加工性，使（shǐ）得墊片（piàn）的加工精度很難保證。本（běn）文通過對鈦合金墊片（piàn）的（de）車削過程控製，並在實踐證明該車削工藝有效地解決（jué）了鈦合金（jīn）高精度大（dà）批量墊片（piàn）質（zhì）量控製問題。

1.車削墊片的工藝分析

材（cái）料為（wéi）鈦合金，用通常的卡盤夾緊車削（xuē）的加工方法（fǎ）是無法保證零件（jiàn）的精度要求。此零件為環（huán）形薄片零件，加工難度有三點：一是如何解決鈦合金材料的刀具問題；二是如何（hé）保證（zhèng）零件的加工尺寸精（jīng）度及形位公差；三是如何保證大批量生產。

2.目前車削（xuē）鈦合（hé）金墊片存在問題：

（1）鈦合金屬於難加材（cái）料，使用普通刀具車削鈦合金材料，刀具磨損快，表麵粗糙（cāo）度差，精度無法保證。

（2）在切削力的擠壓作用下導致零件變形，特別是背向力的作用（yòng）使墊片受到（dào）擠壓作用使其變形，直（zhí）接影響墊片的尺寸精度及（jí）形位公差。

（3）墊片剛性差，壁超薄，強度低，在切削過程中容易產生振動使其變（biàn）形。由於每次車削時，其內部應力的釋放使其彎曲、扭曲變形。

（4）裝夾方式及夾緊力變形。由（yóu）於墊片壁超薄，如果采用徑向夾緊，受徑向力的作用使零件（jiàn）產生彈性變形。

（5）切（qiē）削熱變形。由於墊片材料為（wéi）鈦合金，其強度高不易車削，切削（xuē）熱集中於刀尖（jiān）部位，刀（dāo）具高溫硬度、強度受到（dào）影響（xiǎng），刀尖磨損加劇，熱量集中使墊片變形，特別是在車削端麵時，超薄墊片片零件因單麵受熱，在左右端麵間（jiān）形成溫差而（ér）變形，造成的幾何形狀誤差非常明顯，從而影響（xiǎng）零件的加工精度。

（6）切削用量引起的變形。合理選擇切削用量能夠（gòu）有效的減小切削力，從而減小零件變形。

（7）鈦合金原材料均采用鈦棒加工，目前墊片的（de）製造方法是采用高（gāo）精度數控線（xiàn）切割設備，使用“慢走絲”加（jiā）工，這種加工方法的缺點是製造周期長，生產效（xiào）率低，製造成本高，滿足不了批量生產需求。

3.解決措施

（1）針對鈦（tài）合金難材料，進行了大（dà）量的試驗及總結：①刀具材料的選擇。應盡可能采用硬質合（hé）金刀具，並應選用與鈦合金親和力較（jiào）小（xiǎo）的YG類硬質合金。如（rú）為斷續切（qiē）削（xuē）或有衝擊時，也可采用高速鋼刀具(如W2Mo9Cr4VCo8等（děng）)，或采用超細顆粒的硬質合金（如YG10H、YG8W等）。②合理選擇刀（dāo）具幾何參數。刀（dāo）具的（de）磨損（sǔn），刀（dāo）鈍會使零件主切削抗力增大，造成墊片變形（xíng），刀具切削刃（rèn）太（tài）鋒利雖然有利於切削，但刀具強度較低，刀具易於磨損，反而使切削力增大，同樣（yàng）使零件變形，通過反複加工實踐，在精加工時，前（qián）角取γ0=15°～20°，後（hòu）角取α0=8°～12°。③切削用量的選（xuǎn）擇。選用（yòng）較（jiào）低的（de）切削速度及較大的進給量和切削深度。用（yòng）硬質合金車刀車削時，可取s=0.1～0.3mm/r；粗加工時切削深度一定要大於氧化皮的深度（dù）。

（2）選擇合理（lǐ）的裝夾方式，采用軸向壓緊，減小工件的幾何形狀誤差，夾緊力不宜過大，以免（miǎn）工件變形。

（3）細化加工（gōng）工序，減小墊片變形。墊片加工過程分段（duàn）進行，粗、精加工分開進行，避免工序集（jí）中，消除精加工時切削（xuē）力較大引起的變形，粗（cū）車（chē）後零件通過熱處理時效消除殘餘應力，減小零件的應力變形。

（4）合理選擇切削參數（shù）。合理（lǐ）選擇（zé）切削參數（shù），在有效保證（zhèng）零件加工（gōng）精度的情況下（xià），提高加工效率。根據（jù）經（jīng）驗及加工實踐，精加工時切削速度V=50m/min,進給量f=0.06～0.1mm/r,零件越薄進給量要越小，背吃刀量ap=0.05～0.1mm.

（5）選擇切削液，采用濕加（jiā）工降低切削區溫度，提高表麵質量（liàng），延長刀具壽命。一般應選用極（jí）壓乳化（huà）液來冷卻，流量應充足。充分使用切削液進行冷卻，防止零（líng）件熱變（biàn）形，防止由於熱量集中。

（6）設（shè）計合理的夾具，控製墊（diàn）片的（de）變（biàn）形和滿足批量生產需求。根據墊片的結構和需要，盡力滿足墊片的加工精度，設（shè）計了（le）簡易夾具。

4.工藝方案

墊片加工工藝流程：下（xià）料→粗加工→熱（rè）處理（時效）→精加工。

（1）下料。

（2）粗車削加工。

（3）鉗工鑽（zuàn）孔3xφ4mm孔（多件加工）。

（4）熱處理時效。

（5）使（shǐ）用軟爪夾持外圓φ52mm車削，保證形位公差要求，平麵度0.01mm，垂直度0.015mm，內孔（kǒng）φ20H9,倒銳角毛刺。

5.結語

通（tōng）過運用（yòng）以上車（chē）削過（guò）程控製，有效地（dì）防止（zhǐ）了墊片在車削過程中的變形量，使零件尺寸精度及形位公差要求得到保（bǎo）證，加（jiā）工質量穩定，並（bìng）且提高了（le）生產效（xiào）率，降低了製造成本。鈦合金高精度大批量墊片車削工藝實用性強，具（jù）有（yǒu）較強的推廣作用。